Neun Minuten Zeitgewinn pro Werkstück bringt die per Roboter automatisierte Entgratung. Zudem werden qualifizierte Werker von einer monotonen Tätig­keit entlastet.

Neun Minuten Zeitgewinn pro Werkstück bringt die per Roboter automatisierte Entgratung. Zudem werden qualifizierte Werker von einer monotonen Tätig­keit entlastet.BWO

Industrieroboter sind vielseitige Helfer, eigentlich: Die Komplexität ihrer Programmierung limitiert deren Einsatzbereiche, zumal die Kosten für die Programmierung immer in Relation zu den produzierten Mengen zu betrachten sind. Auch wenn Playback- und Teach-In-Verfahren den Robotereinsatz in vielen Fällen vereinfachen, die Anlernverfahren stoßen noch häufig an ihre Grenzen, etwa bei hohen Anforderungen an die Genauigkeit beim Entgraten oder Fräsen von Teilen mit komplexen Konturen. Zudem fehlt eine einheitliche Standard-Programmiersprache für Roboter – jeder Hersteller setzt auf Dialekte, die sich ­sowohl im Sprachumfang als auch in der Syntax und Semantik unterscheiden. So bleibt die Roboter-Programmierung häufig noch eine Disziplin für Spezialisten.

Entgraten komplexer Werkstücke mit Industrieroboter: Die Bauteil-Daten werden für die Roboterführung von der Werkzeugmaschine übernommen.

Entgraten komplexer Werkstücke mit Industrieroboter: Die Bauteil-Daten werden für die Roboterführung von der Werkzeugmaschine übernommen.BWO

Dass es auch anders geht, zeigt die Firma BWO anhand eines automatischen Entgratungsroboters für komplexe Aluminiumfrästeile. Der Vorteil: die Kontur des Werkstücks ist im NC-Programm der Fräsmaschine bereits vorhanden. Generell könnten alle Bewegungsabläufe, Geschwin­digkeits- und Beschleunigungsangaben sowie Anweisungen mit der DIN 66025 gelöst werden. Für komplexe Berech­nungen und Abläufe wie das Palettieren der Werkstücke nutzt der Steuerungsbauer die Hochsprache C++. Somit können Projekteure ohne Kenntnisse der Roboter-Dialekte in der für sie bekannten Hochsprache oder in der NC-Sprache programmieren. Dies reduziert den Aufwand für die Einarbeitung und verringert die Komplexität der Programmierung.

Die Roboterzelle mit Messeinrichtung, zwei Stationen zum Entgraten und einer zum Bürsten entlastet die Werker von einer monotonen Tätigkeit.

Die Roboterzelle mit Messeinrichtung, zwei Stationen zum Entgraten und einer zum Bürsten entlastet die Werker von einer monotonen Tätigkeit.BWO

Manuell oder per Roboter entgraten?

Das Problem mit dem Entgraten gibt es in vielen Fertigungsprozessen: Es gilt, einen nicht genau definierten Nebeneffekt abzutragen, ohne die in der CNC-Produktion hart erarbeitete Maßhaltigkeit des Werkstücks und seine Oberflächen zu beein­trächtigen. Im Vergleich zur eigentlichen Fertigung eines Werkstücks stellt das Entgraten ein durchaus anspruchsvoller Arbeitsgang dar. Zudem ist das Entgraten ein Flaschenhals in der Produktionsfolge, für die man keine teure Werkzeugmaschine belegen will. Abhängig von Menge und Zeitrahmen wird deshalb auch heute noch oft von Hand mit Feilen oder Schleifmitteln entgratet.

Mit dem Entgratungsroboter überarbeitet die Firma Mehrer ein komplexes Werkstück jetzt automatisch. Konkret: ein Hohlprofil, das mit verschiedenen Montagebohrungen und Ventilationsöffnungen versehen ist und an allen vier Seiten sogenannte Picatinny-Nuten trägt. Dieses genormte Profil wird dazu verwendet, um Zusatzbauteile wie Leuchten, Zieloptiken oder Handgriffe zu befestigen. Eingearbeitete Mitarbeiter benötigten für das manuelle Entgraten des Bauteils mit Feilen, Drahtbürsten und Schleifpapier bislang rund 20 min – der Roboter nur 11 min für den Gesamtprozess, inklusive Aufnehmen und Ablegen des Werkstücks.

Für komplexe Berechnungen und Abläufe wie das Palettieren der Werkstücke wurde die Hochsprache C++ eingesetzt.

Für komplexe Berechnungen und Abläufe wie das Palettieren der Werkstücke wurde die Hochsprache C++ eingesetzt.BWO

Steuerung ist in beiden Welten zuhause

Umgesetzt wurde das Projekt mit der Steuerung BWO/Vektor, die sich in Hochsprache und nach DIN 66025 programmieren lässt. Die verwendete Steuerung kann sowohl Werkzeugmaschinen als auch Industrieroboter steuern. Die Befehle, die unter anderem dazu dienen, das Verhalten des Roboterarms im Raum zu beschreiben, können je nach Anwendung in DIN 66025 oder in einer objektorientierten Variante der Programmiersprache C realisiert werden. Dazu lassen sich auch die notwendigen Programmteile aus dem NC-Programm der Werkzeugmaschine für das Programm des Roboters nutzen. Das bedeutet: Statt sich über die Programmiersprache eng an einen speziellen Roboterhersteller zu binden, ermöglicht diese Lösung Freiräume. Die Programmieraufgaben können inhouse ohne Spezialisten für die Roboter-Programmiersprache gelöst werden. Die Daten aus der Werkzeugmaschine müssen nicht über einen Postprozessor in eine Roboter-Programmiersprache umgewandelt werden. Viele Standard-Programmanwendungen wie eine Palettierung der Bauteile sind Bestandteil der Steuerung und brauchen nur dem spezifischen Bedarf angepasst zu werden. Die verwendete Steuerung ist aufgrund ihrer acht Kanäle multi­taskingfähig, kann also mehrere Steuerungsaufgaben gleichzeitig verrichten, etwa den Roboter und die CNC parallel steuern. Eine zusätzliche Steuerung für den Roboter entfällt. Dies ist besonders interessant, da viele Maschinenkonzepte immer häufiger den Roboter direkt inte­grieren. Mit der Vektor-Steuerung kann der Roboter auch für die komplexe Bearbeitung der Werkstücke genutzt werden.

Technik im Detail

CNC, PLC und Robotik inklusive

Auf der Hannover Messe 2015 stellte der Steuerungshersteller BWO Elektronik die All-in-one-Steuerung BWO/Vektor vor. Spezialisiert für maßgeschneiderte Prozesse an Werkzeugmaschinen, Fertigungsstraßen und an Industrierobotern, ist die Steuerung für bis zu 32 Achsen und acht ­Kanäle (Multitasking) verfügbar. An Schnittstellen zu Servo-Achsen und Spindeln stehen zur Verfügung: Sercos III, Ethercat oder CANopen. Zielapplikationen sind CNC-Maschinen ab drei Achsen sowie Komplettlösungen für CNC mit Robotik und klassischer SPS. Das in Eigenregie entwickelte 15“-Multitouch-Panel als Steuerungskern kommt ohne mechanisch bewegliche Teile wie Lüfter und Festplatten aus. Mit dem BWO-eigenen Echtzeit-Betriebssystem ist die Langlebigkeit des Systems sichergestellt. Es sind keine Virenscanner oder Zusatzprogramme erforderlich, welche die Leistung der Steuerung beeinflussen könnten.